《结构力学》是根据教育部高等学校力学教学指导委员会力学基础课程教学指导分委员会制定的“结构力学课程教学基本要求(A类)”,结合结构力学教学、课程建设和教学改革的实践及成果编写的。
《结构力学》介绍了杆系结构的受力分析基本原理和方法,讨论了解各类结构的受力性能,培养学生结构分析与计算等方面的能力,为学习有关专业课程以及进行结构设计和科学研究打好力学基础。全书分上下两册,共14章。上册共10章,为基本要求的基础部分,包括绪论、平面体系的几何组成分析、静定梁和静定刚架、静定拱式结构、静定平面桁架与组合结构、结构位移计算、力法、位移法、渐近法和影响线及其应用。下册共4章,为基本要求的专题部分,包括矩阵位移法、结构动力学、结构稳定计算和结构的极限荷载。
《结构力学》可作为高等学校土木、水利类等专业的教材,也可供有关专业和工程技术人员参考。
结构力学是土木工程、水利水电工程及相关专业的一门重要的专业基础课程,其主要任务是介绍杆系结构分析计算的基本概念、基本原理和基本方法,讨论各类结构的受力性能,培养学生结构分析与计算等方面的能力,为学习相关专业课程以及进行结构设计和科学研究打好力学基础。
结构的受力是一个很抽象的概念。我们能观察到力作用的结果,比如变形,可我们无法直接看到力的大小和传递,但它却时刻制约着结构的行为,就像人体中的血液,血液在身体里流淌,它时刻发挥着重要的作用。同样,结构受到外荷载作用时力在结构中传递,它一样关系到结构的安危。一个经过精心设计、受力合理的结构,可能巍然挺拔、高耸入云或虹桥卧波、跨江越海,历经千百年不朽,成为永久的丰碑。但一个力学性能缺乏深入研究的结构,可能在风雨中飘摇,甚至在建造时就胎死腹中。结构力学为设计人员提供了结构受力分析的基本理论和方法,使得在设计阶段就能对结构在各种可能情况下的力学行为有充分的了解,作出科学合理的结构设计。所以学习结构力学课程、掌握结构力学基本原理和方法是从事结构设计与建造的专业人员的基本修养,有着不可替代的作用。
本书按照循序渐进,由易到难方式编排。基本原理由浅入深,分析方法由简至繁,初学者可按一定顺序进行学习,以减少学习难度。本书上册是基础内容。第1章至第6章为结构分析基础理论,主要介绍结构分析任务、计算模型与假定,以及几何不变体系的组成规则,静定结构受力分析方法和位移计算理论,是学习结构力学课程和今后从事结构工程专业工作必要的基础;第7章到第9章主要介绍超静定结构分析基本理论,包括力法、位移法及近似计算方法,是结构力学的重要内容,不仅是土木工程结构的基本分析方法,也是解决实际工程问题的一般思路和方法;第10章主要讨论移动荷载作用下结构的受力分析方法和规律。本书下册是专题内容,是在掌握基础内容上的应用和提高,分别讨论了将经典理论与计算机计算相结合的矩阵位移法及结构动力学、结构稳定、极限荷载分析等内容。本书内容可根据不同专业教学要求与学习目标选用,带“*”部分为选学内容。
本书力求做到图文并茂,重点突出,便于理解。在静定结构部分重点帮助读者灵活运用结构力学基本原理,快速准确地解答静定结构问题。在超静定结构部分,要求读者深入理解超静定结构的分析思路和方法,掌握运用已有知识去认识未知事物的分析原理和方法。书中通过大量典型例题分析讲解,帮助读者理解和掌握结构力学的基本理论和分析方法,培养读者分析和解决实际问题的能力。
本书保留了求解超静定结构的渐近法。计算机技术问世以来的短短70多年时间已经引发了众多领域深刻的变化,结构的力学分析也不例外。现代计算机程序能为复杂的结构提供快速高效的分析,渐近法作为传统的结构受力分析的实用方法的作用受到质疑。编者认为,结构工程师在进行设计时,必须先清楚地了解拟定结构的力学行为。尽管计算机可以模拟各种可能的情况,为结构工程师提供大量计算数据,但结构工程师如果缺乏结构分析基础知识,缺少对结构主要特性的理解,就无法判断所获得的数值结果的准确性,如果对结构的力学性能认识不足或出现偏差,可能会造成难以挽回的损失。渐近法所提供的实用分析方法和思路,对培养工程师的结构定性分析能力有很好的帮助,有助于对计算机分析结果进行更为准确的判断。
第1章 绪论
§1-1 结构力学的研究对象与任务
§1-2 结构的计算简图及简化要点
§1-3 杆系结构的分类
§1-4 荷载的分类
第2章 平面体系的几何组成分析
§2-1 几何组成分析的几个基本概念
§2-2 平面体系的计算自由度
§2-3 几何不变体系的基本组成规则
§2-4 三刚片体系中虚铰在无穷远处的情况
§2-5 几何组成分析示例
§2-6 几何组成与静定性的关系
习题
第3章 静定梁和静定刚架
§3-1 静定单跨梁
§3-2 静定多跨梁
§3-3 静定平面刚架
§3-4 快速绘制弯矩图
§3-5 静定结构特性
习题
第4章 静定拱式结构
§4-1 概述
§4-2 三铰拱的计算
§4-3 三铰拱的压力线
§4-4 三铰拱的合理拱轴线
习题
第5章 静定平面桁架与组合结构
§5-1 桁架的计算简图
§5-2 结点法
§5-3 截面法
§5-4 结点法与截面法的联合运用
§5-5 常用梁式桁架受力特点
§5-6 静定组合结构的计算方法
习题
第6章 结构位移计算
§6-1 概述
§6-2 变形体系的虚功原理
§6-3 位移计算的一般公式单位荷载法
§6-4 静定结构在荷载作用下的位移计算
§6-5 图乘法
§6-6 温度变化引起的位移计算
§6-7 支座移动时的位移计算
§6-8 互等定理
习题
第7章 力法
§7-1 超静定结构概述
§7-2 力法基本原理
§7-3 力法基本方程
§7-4 用力法求解超静定结构示例
§7-5 力法简化计算
§7-6 温度变化时超静定结构的计算
§7-7 支座移动时超静定结构的计算
§7-8 超静定结构的位移计算
§7-9 力法校核
§7-10 超静定拱
§7-11 超静定结构的特性
习题
第8章 位移法
§8-1 位移法的基本概念
§8-2 单跨超静定梁的转角位移方程
§8-3 位移法解题的基本思路
§8-4 位移法的基本未知量及基本体系
§8-5 位移法典型方程
§8-6 位移法的典型例题和步骤
§8-7 对称性的利用
§8-8 直接利用平衡条件建立位移法方程
§8-9 有侧移的斜柱刚架
§8-10 支座位移作用下的位移法计算
§8-11 温度变化时的计算
习题
第9章 渐近法
§9-1 力矩分配法基本原理
§9-2 多结点力矩分配
§9-3 无剪力分配法
§9-4 力矩分配法与位移法联合应用
§9-5 剪力分配法
习题
第10章 影响线及其应用
§10-1 概述
§10-2 静定梁的影响线
§10-3 间接荷载作用下的影响线
§10-4 用机动法作静定梁的影响线
§10-5 桁架的影响线
§10-6 利用影响线求量值
§10-7 铁路和公路的标准荷载制
§10-8 最不利荷载位置
§10-9 换算荷载
§10-10 简支梁的绝对最大弯矩和内力包络图
§10-11 超静定结构影响线
习题
参考文献